[发明专利]可见光光催化纳米二氧化钛漂浮型水质净化材料

说明书

技术领域

   本发明涉及到防止水体污染和净化水质的二氧化钛可见光催化剂材料，尤其通过模制标准多面体设计为多种尺寸和形状的漂浮型二氧化钛可见光光催化水质净化材料。

背景技术

    二氧化钛光催化降解水体有机污染物具有降解彻底、降解无选择、环境友好等优点。近年来，二氧化钛可见光响应强度的提高和负载技术的发展使得二氧化钛光催化技术用于大规模工业化污水处理成为可能。目前，负载型二氧化钛研究取得一定进展，解决了二氧化钛固定回收问题，但是由于普遍采用的溶胶-凝胶负载工艺复杂，负载后活性大幅降低，又无可见光活性，需要借助紫外灯，能耗高，在污水处理中光利用效率更低，催化剂只能对污染后水体进行深度处理，且不持久，因此其在实际使用中仍然面临许多限制。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种可见光光催化纳米二氧化钛漂浮型水质净化材料。本发明的光催化水质净化材料不但具有目前研究的负载型光催化剂的所有效果和优点，同时拓宽了二氧化钛光催化技术的应用领域，从源头上防止水体污染和在水源地实现净化轻度污染水质，有效的避免了先污染后治理的老问题。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的可见光光催化纳米二氧化钛漂浮型水质净化材料包括采用轻质多孔材料制备而成的载体、以及通过粘结剂包裹在载体上的具有可见光催化活性的棒状纳米二氧化钛；所述粘结剂与棒状纳米二氧化钛质量比为4~9:1~6。

本发明中所述的所述载体是由轻质多孔粘土陶粒构成，通过模制标准多面体制备成为多种尺寸和形状，也可以是采用塑料、纤维或轻质粉煤灰材料制备而成；所述粘结剂是由硅钙水泥、硅铝水泥、水玻璃、纯丙乳液或苯丙乳液中的一种或两种以上材料制备而成；所述漂浮型水质净化材料的外形为不同尺寸的模制多面体或球体结构，最终材料密度控制区间为0.90-0.99g/cm³。

本发明的有益效果如下：

1、用于工业废水处理，在可见光下具有连续高效降解净化能力，无二次污染，且可实现循环利用。

2、用于家庭鱼缸、景观水以及封闭池塘时，可有效防止水体污染和持续进行水质净化，节约水资源的同时避免了人力、物力和钱财的浪费。

附图说明

图1是本发明的结构原理图（剖视图）。

图中序号：1是载体，2是粘结剂，3是棒状纳米二氧化钛。

图2为可见光棒状纳米二氧化钛电镜图。

图3是载体成膜电镜图。

图4是载体与可见光棒状纳米二氧化钛复合成膜电镜图。

图5~图9分别是本发明漂浮型水质净化材料的外形结构图。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1所示，本发明的可见光光催化纳米二氧化钛漂浮型水质净化材料包括采用轻质多孔材料制备而成的载体1、以及通过粘结剂2包裹在载体上的具有可见光催化活性的棒状纳米二氧化钛3；所述粘结剂与棒状纳米二氧化钛质量比为4~9:1~6。

本发明中所述的所述载体是由轻质多孔粘土陶粒构成，通过模制标准多面体制备成为多种尺寸和形状，也可以是采用塑料、纤维或轻质粉煤灰材料制备而成；所述粘结剂是由硅钙水泥、硅铝水泥、水玻璃、纯丙乳液或苯丙乳液中的一种或两种以上材料制备而成；所述漂浮型水质净化材料的外形为不同尺寸的模制多面体或球体结构，最终材料密度控制区间为0.90-0.99g/cm³。

实施例1

以多孔轻质型粘土颗粒为载体，将水泥干粉与可见光催化活性的棒状纳米二氧化钛以8:2比例混合均匀，然后配以水灰比0.4~1.5:1，通过浸渍法在模制标准多面体轻质多孔型粘土颗粒载体表面实现可见光催化活性的棒状纳米二氧化钛的负载，然后在空气湿度大于80%的环境下进行硬化干燥。

实施例2

以采用轻质粉煤灰材料制备而成多孔轻质型颗粒为载体，将水玻璃与可见光催化活性的棒状纳米二氧化钛以7:3比例混合均匀，然后通过浸渍法在采用轻质粉煤灰材料制备而成多孔轻质型颗粒为载体表面实现纳米TiO₂的负载，然后在空气湿度大于50%的环境下进行硬化干燥。

实施例3

以采用泡沫塑料材料制备而成的多孔轻质型颗粒为载体，将纯丙乳液与可见光催化活性的棒状纳米二氧化钛以5:5比例混合均匀，然后通过浸渍法在采用泡沫塑料材料制备而成的多孔轻质型颗粒为载体表面实现纳米TiO₂的负载，然后在空气湿度小于50%环境下进行硬化干燥。

本发明的可见光光催化纳米二氧化钛漂浮型水质净化材料可直接投放于水源地使用，同时根据应用领域设计不同尺寸，且不同数量可进行设计组装为具有一定观赏性的外观。比如1、用于家庭鱼缸中可有效防止水体污染和持续的进行水质净化，避免因频繁换水而带来的麻烦和水资源浪费，设计为直径3-5cm；2、用于景观水、喷泉池等封闭水环境下，设计为尺寸8-10cm，同时为考虑美观，可以加入无机颜料，制成五颜六色的效果。